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一些人造材料可以模仿植物對光能的緩慢而穩定的反應,通常是由激光或聚焦的環境光觸發的,中國建材網,cnprofit.com
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一些人造材料可以模仿植物對光能的緩慢而穩定的反應,通常是由激光或聚焦的環境光觸發的
2021年04月18日    閱讀量:82464    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

如果您觀察植物的葉子足夠長的時間,則可能會看到它們在一天中偏移并轉向日光。它發生的很慢,但是肯定可以。


一些人造材料可以模仿這種對光能的緩慢而穩定的反應,通常是由激光或聚焦的環境光觸發的中國建材網cnprofit.com。匹茲堡大學和卡內基·梅隆大學的新研究發現了一種足以加快這種效果的方法,以使其性能可以與電氣和氣動系統競爭。


該論文的高級作者,工業工程學教授M. Ravi Shankar解釋說:“我們希望創造一種機器,其中光是唯一的能源和方向?!?“挑戰在于,盡管我們可以利用光驅動聚合物進行一些運動和驅動,但響應速度太慢,無法實用?!?/p>


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當聚合物片平整時,光線會使其緩慢動起來,隨著時間的流逝彎曲或卷曲。研究人員發現,通過將聚合物成型為彎曲的形狀(如外殼),彎曲動作發生得更快,并產生了更大的扭矩。


“如果您想移動某些東西,例如撥動開關或移動操縱桿,則需要能夠快速做出反應并具有足夠動力的東西,”尚卡爾說,他在機械工程和材料科學領域擔任過副主席?!拔覀儼l現,通過將材料沿邊緣限制在機械上施加機械約束,并嵌入經過深思熟慮的分子排列,我們可以將緩慢的響應上轉換為更沖動的事物?!?/p>


研究人員使用了一種光響應性偶氮苯官能化液晶聚合物(ALCP)膜,該膜厚50微米,寬度和長度均為幾毫米。通過將這種材料沿其邊緣限制以創建曲線來創建類似殼的幾何形狀。照此幾何形狀的光會使外殼折疊,形成自發成核的折痕。這種折疊在幾十毫秒內發生,并產生高達每公斤10牛頓米(10Nm / kg)的扭矩密度。與平坦的材料相比,光驅動響應被放大了大約三個數量級。


CMU的土木和環境工程學教授,合著者Kaushik Dayal說:“該項目的成果非常令人激動,因為這意味著我們可以制造出與電動執行器競爭的輕型執行器?!?/p>


CMU Mahnoush Babaei的主要作者和博士后補充說:“我們擴大光驅聚合物性能的方法可能會重新發明具有眾多技術應用的完全不受束縛的軟機器人的設計?!?/p>


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